한국기계연구원은 광응용기계연구실 강재훈 박사팀이 회전속도와 위치 등을 자유롭게 제어할 수 있는 서보 모터를 이용, 경량소재도 정밀하고 빠르게 성형할 수 있는 첨단 프레스를 개발했다고 26일 밝혔다.

‘쎄다(SEDA) 프레스’로 명명된 이 프레스는 한 방향으로 단순 회전 운동하는 일반 모터 대신, 회전속도와 방향을 자유롭게 제어하는 서보모터를 사용했다. 서보모터란 외부 신호에 의해 회전속도와 위치 및 지연 시간, 방향을 자유롭게 제어할 수 있는 모터다. 특히 연구팀은 2개의 서보 모터를 마치 사람의 팔 같이 좌우 대칭 형태로 배치함으로써, 누르는 힘의 크기를 고효율로 키울 수 있는 고유 메커니즘을 개발했다.

프레스 성형 후 좌우 양 끝의 처짐 변형량(양단 편심량)을 9㎛ 이내가 되도록 능동제어 할 수 있는 것은 세계 최초다.

기존에는 가격이 비싸면서 크고 무거운 서보 모터 1개를 이용했기 때문에 프레스 가격이 높을 뿐더러, 상부가 무거운 ‘가분수 구조’였지만 이번에 개발한 프레스는 출력이 낮은 2개 서보 모터를 사용하면서도 최대 50배 이상 프레스 가압력을 낸다.

현재 국내 프레스 시장은 약 8,500억원 규모이며, 이 중 30~40%가 서보 프레스로 대체될 것으로 전망된다. 이번에 개발된 기술로 기존 프레스의 75%까지 가격을 낮췄으며, 70% 수준까지 낮추기 위해 기술 개발이 진행 중이다.

특히 성형 공정에서의 속도나 지연시간 조절이 자유로워 알루미늄이나 마그네슘 합금, 고장력판과 같이 미래형 자동차나 대형 디스플레이, 항공·군수기기 부품에 사용되는 난성형의 경량재에 적용이 가능해졌다.

강재훈 박사는 “지금까지 프레스는 공작기계의 첨단화되는 성능과 기능 발전을 따라가지 못했다”며 “이번에 개발한 서보프레스는 PC기반으로 운용되는 작업자 친화형의 조작 프로그램과 함께 성형 상태를 실시간으로 보여주는 그래픽 기능 등도 다양하게 갖춰 비숙련자들도 쉽게 다룰 수 있다”고 밝혔다.

현재 연구팀은 5건의 국내특허를 등록하고 국제특허 출원도 추진할 계획이다. 약 30% 이상의 절전 효과도 기대할 수 있어 향후 에코 인증화를 도입하는 등 스마트 공작기계로 거듭날 수 있는 후속 연구를 진행해 첨단 서보프레스의 기술경쟁력을 확보할 예정이다.